肺功能基础与临床应用

肺功能基础与临床应用(pulmonary function testing),蔡绍曦南方医科大学 南方医院 呼吸科,上呼吸道: 鼻 占气道总阻力50% 咽 喉 声门占气道总阻力25%呼吸道：下呼吸道 气 管 0级 主支气管 1级 叶支气管 2-3级 不具备气体交换功能, 段支气管 4级 为气体的传送带 亚段支气管. 16级 呼吸性细支气管 17-19级 气体交换的场所 肺泡管 20-22级 呼吸带 肺泡囊 23级 (两肺肺泡共3亿,总面积70m2) 小气道(2mm的细支气管) 占气道总阻力10%,气道功能的检测,机械通气: 比例压力支持通气 (PPS) ( Proportional Pressure Support ),6200体积描记仪,体积描记法(plethysmography, 体描法)： 一种用来测定体内器官或肢体容积的方法 体描仪是利用体积描记法进行肺功能测定,气道功能的检测,肺通气的动力大气与肺泡气之间的压力差呼吸肌的舒缩产生的呼吸运动呼吸压力: 肺内压 胸内压(胸膜腔内压) 气道内压:,气道功能的检测,肺通气的阻力弹性阻力：肺、胸廓的弹性阻力测定胸、肺顺应性 ( 平静呼吸的主要因素，占总阻力70% )非弹性阻力：气道阻力、惯性阻力、组织的粘性阻力 ( 占总阻力30% ),粘性阻力：是气流在发动、变速、换向时，因气流和组织 惯性所产生的阻止运动的因素. (因平静呼吸时，呼 吸频率低、气流流速慢,粘性阻力小，可忽略)粘滞阻力：来自呼吸时组织相对位移所发生的摩擦。气道阻力：自气体流经呼吸道时气体分子与气道壁之间的摩擦 (是非弹性阻力的主要成分,约占8090%)总之： 非弹性阻力是气体流动时产生的，并随流速的加快而增 加故为动态阻力。,气道功能的检测,气道阻力:定义：维持单位时间内气体流量所需的压力差。 公式：正常值：健康成人平静呼吸时,总气道阻力：13cmH2O/L/s, 主要发生在25mm中等支气管.,气道功能的检测,推动气体流动的压力 (大气压与肺内压之差)cmH2O,影响因素：a. 气流速度：流速快,阻力大；流速慢,阻力小；b. 气流形式：层流阻力小；湍流阻力大 (气流太快,管道不规则易发生湍流) 如：气管内有粘液、渗出物或肿瘤、异物等时, 可用排痰、清除异物、减轻粘膜肿胀的方法 减少湍流c. 管径大小:,气道功能的检测,影响因素：c.管径大小：影响其因素： 跨壁压 (指呼吸道内外的压力差) 其管径被动扩大,阻力,反之. 肺实质对气道壁的外向放射状牵引. 小气道的弹力纤维和胶原纤维与肺泡壁的纤维彼此穿插, 象帐蓬的拉线一样对气道壁发挥牵引的作用, 保持 没有软骨支持的细支气管的通畅. 神经系统对气道管壁平滑肌舒缩活动的调节: 呼吸道平滑肌受交感、副交感经双重支配. 副交感神经：气道平滑肌收缩,管径变小，阻力。 交感神经：气管平滑肌舒张，管径变大，阻力。 肽能神经(一种非肾上腺能的抑制神经)：平滑肌舒张,气道功能的检测,这位病人的肺功能可能出现的改变？ 肺活量减少？ 用力肺活量下降？ 一秒量下降？ 最大通气量下降？,问题？,这位病人的肺功能可能出现的改变？ 肺活量减少？ 用力肺活量下降？ 一秒量下降？ 最大通气量下降？,问题？,这位病人的肺功能可能出现的改变？ 肺活量减少？ 用力肺活量下降？ 一秒量下降？ 最大通气量下降？,问题？,一秒量（FVC1.0）：在FVC中的第一秒内用力呼出的气量。 成年男性3200ml，女性2300ml。 当FVC1.0 80%。 80%影响因素： 年龄、性别、身高临床意义：60 79 轻度降低 40 59 中度降低 40%,正常值：男 4217 690ml 女3105 452ml 实测值/预计值 80%影响因素： 年龄、性别、身高临床意义：60 79 轻度降低 40 59 中度降低 40%,通气功能检查动态肺容积,问题: 一名需应用呼吸机辅助通气的患者分钟通气量的设置应为多少？是否有效通气？(一) 肺通气量：(1)每分钟静息通气量 (2)最大通气量 (二) 用力肺活量(三) 最大呼气中段流量(四) 肺泡通气量 (五) 临床应用,(1)每分钟静息通气量( minute ventilation,VE ) 公 式: = VT f 正常值： 平静时:VT: 500ml, f:12次/分: VE = 50012 = 6 L / min 影响因素：身材大小、性别、年龄、身高、体表面积 异 常： 过度通气: VE 10 L/min 通气不足：VE 3 L/min 问 题: 患者应用呼吸机 VE 显示 15 L/min,是否一定 存在过度通气 ?,通气功能检查动态肺容积,(2)最大通气量:(maximal voluntary ventilation, MVV) 或( maximum ventilatory volume, MVV)定 义：每分钟、最快、最深呼吸所能吸入或呼出的 最大通气量正常值：成年人可达70120 L/min意 义：单位时间内充分发挥全部通气能力所能达到的 通气量,是估计一个人能进行多大运动量的一 个生理指标。(涉及多个效应系统:神经肌肉, 胸腔,气道).异 常： 预计值的 80% 时为异常。注意事项: 严重心肺疾病,咯血患者不宜作此项检查.,通气功能检查动态肺容积,(2)最大通气量:(maximal voluntary ventilation, MVV) 或( maximum ventilatory volume, MVV)临床意义：MVV：气道阻塞、肺组织弹性减退：COPD 呼吸肌力降低和呼吸功能不全 胸廓、胸膜、弥漫性肺间质疾病与大面积肺实质疾 病：肺不张通气储备功能的考核：胸科手术肺功评估、劳动能力鉴定,通气功能检查动态肺容积,通气储备百分比 =( MVV - VE)/ MVV100% 正常值： 93%, 异 常： 通气储备不佳: 86 ; 通气功能严重受损: 1 限制性通气功能障碍 15% 阳性 1524： 轻度可逆 2540： 中度可逆 40%: 高度可逆,通气改善率=,100,3.气道阻塞的可逆性判定：(2)最大呼气流量(peak expiratory flow, PEF)昼夜波动率或日内变异率 日内最高PEF日内最低PEF (日内最高PEF日内最低PEF)PEFR变异率结果：20 % 阳性,PEF昼夜波动率=,100,测定目的：气道高反应性药 物：组胺、乙酰甲胆碱方 法：以生理盐水按浓度梯度稀释 0.06, 0.12, 0.25, 0.50, 1.0, 2.0, 4.0, 8.0, 16.0,测 定：吸入前测FEV1.0、吸入NS2min后测FEV1.0 从最低浓度吸，每一浓度呼吸2min，复测FEV1.0 至：FEV1.0较基础值降低20停止结果判断： FEV1.0降低20所需药物累积量(PD20 FEV1.0) 组胺 7.8 g，乙酰甲胆碱肺尖部 仰卧位：肺下垂部肺上部 特点：上肺区肺泡：气体先进后出 下肺区肺泡：气体后进先出,换气功能检查,换气功能检查,(二)通气/血流比例(Ventilation/perfusionratio)(自学)正常值：V/Q = 0.8生理区域性差异：病理性通气/血流比例失调：测定方法不成熟。(三)弥散功能定义： 气体分子通过肺泡膜进行交换的过程。影响因素：弥散量大小与弥散膜面积、厚度、 膜两侧气体分压、 分子量大小及其在弥散介质中的溶解度测定法： CO吸入法,弥散功能,肺顺应性,气道功能的检测,肺通气的阻力弹性阻力：肺、胸廓的弹性阻力测定胸、肺顺应性 ( 平静呼吸的主要因素，占总阻力70% )非弹性阻力：气道阻力、惯性阻力、组织的粘性阻力 ( 占总阻力30% ),气道功能的检测,肺通气的阻力弹性阻力：肺、胸廓的弹性阻力测定胸、肺顺应性 ( 平静呼吸的主要因素，占总阻力70% ),弹性阻力和顺应性：弹性阻力( elastic resistance, R)： 弹性组织在外力的作用下可发生变形，其具有对抗变形和回位的倾向称之。 换句话说，用同等大小的外力作用于弹性组织时，弹性阻力大者，变形程度小，弹性阻力小者，变形程度大。,气道功能的检测,弹性阻力和顺应性：表面张力：肺泡内衬液的性质如何?表面张力多大? 如何避免在张力吸引下肺毛细血管内液体进入肺泡? 根据Laplace定律 P=2T/r P：肺泡内的压力, T:表面张力, r：肺泡半径 假设大、小肺泡的表面张力一样，肺泡内的压力将随肺泡半径的大小而反变。,气道功能的检测,弹性阻力和顺应性：结果：小的肺泡，压力大；大的肺泡，压力小， 如果这些肺泡彼此相通, 结果压力大的小肺泡内的气体将流入压力低的大肺泡， 最终:小肺泡塌陷,大肺泡膨胀, 肺泡失去稳定性。,气道功能的检测,表面活性物质：肺泡型细胞合成及释放,成分：二棕侣酰卵磷脂(dipalmitoyl lecithin 或 dipalmitoyl phosph-atidyl choline,DPPC)肺顺应性的测量:公式：肺顺应性(CL ) = 肺容积的变化(V) / 跨肺压的变化(P),表面活性物质的生理作用： 降低表面张力：保持肺泡相对的“干燥”， 即减弱对肺毛细血管中液体的吸引作用。 保持大小肺泡的稳定性： 即AS 密度随肺泡半径的变化而变化 减少呼吸功： 根据Laplace公式，吹张不同表面张力的肺泡 所需的 压力不同,小气道功能测定,粘性阻力：是气流在发动、变速、换向时，因气流和组织 惯性所产生的阻止运动的因素. (因平静呼吸时，呼 吸频率低、气流流速慢,粘性阻力小，可忽略)粘滞阻力：来自呼吸时组织相对位移所发生的摩擦。气道阻力：自气体流经呼吸道时气体分子与气道壁之间的摩擦 (是非弹性阻力的主要成分,约占8090%)总之： 非弹性阻力是气体流动时产生的，并随流速的加快而增 加故为动态阻力。,气道功能的检测,气道阻力:定义：维持单位时间内气体流量所需的压力差。 公式：正常值：健康成人平静呼吸时,总气道阻力：13cmH2O/L/s, 主要发生在25mm中等支气管.,气道功能的检测,推动气体流动的压力 (大气压与肺内压之差)cmH2O,影响因素：a. 气流速度：流速快,阻力大；流速慢,阻力小；b. 气流形式：层流阻力小；湍流阻力大 (气流太快,管道不规则易发生湍流) 如：气管内有粘液、渗出物或肿瘤、异物等时, 可用排痰、清除异物、减轻粘膜肿胀的方法 减少湍流c. 管径大小:,气道功能的检测,影响因素：c.管径大小：影响其因素： 跨壁压 (指呼吸道内外的压力差) 其管径被动扩大,阻力,反之. 肺实质对气道壁的外向放射状牵引. 小气道的弹力纤维和胶原纤维与肺泡壁 的纤维彼此穿插,象帐蓬的拉线一样对 气道壁发挥牵引的作用,以保持 没有软骨支持的细支气管的通畅. 神经系统对气道管壁平滑肌舒缩活动的调节: 呼吸道平滑肌受交感、副交感经双重支配. 副交感神经：气道平滑肌收缩,管径变小，阻力。 交感神经：气管平滑肌舒张，管径变大，阻力。 肽能神经(一种非肾上腺能的抑制神经)：平滑肌舒张,气道功能的检测,上呼吸道: 鼻 占气道总阻力50% 咽 喉 声门占气道总阻力25%呼吸道：下呼吸道 气 管 0级 主支气管 1级 叶支气管 2-3级 不具备气体交换功能, 段支气管 4级 为气体的传送带 亚段支气管. 16级 呼吸性细支气管 17-19级 气体交换的场所 肺泡管 20-22级 呼吸带 肺泡囊 23级 (两肺肺泡共3亿,总面积70m2) 小气道(2mm的细支气管) 占气道总阻力10%,气道功能的检测,小气道功能检查,(一)闭合气量(closing volume,CV)闭合总量(closing capacity,CC)定义： CV：TLC位一次呼气过程中肺低垂部位小气道开始闭合时所能继续 呼出的气量 CC：小气道开始闭合时肺内存留的气量测定原理：氮气法，氦气法,小气道？,小气道功能检查,肺的“静区”： 指末梢小支气管(吸气状态下管内径 PPl ,气道倾向扩张下游气道(downsfream airway)：等压点肺泡端 PPl Palv ,气道倾向收缩因此真正决定等压点位置的因素是 Pst(1) 、 Raw,等容压力流量曲线（iso-volume pressure flow curve, IVPF curve):,(二）最大呼气流量容积曲线maximum expiratory flow-volume curve, MEFV或VV-V曲线,因此真正决定等压点位置的因素是: Pst(1) 、 RawPst(1) 的大小决定于: 肺容积、肺泡弹力纤维的性能 在正常人来说，则主要决定于肺容积: 在高肺容积阶段:Pst(1) 在低肺容积阶段:Pst(1) 减小Raw主要决定于气道口径大小：气道口径的大小又与肺容积有关. 高肺容积阶段：气道口径大，阻力小. 低肺容积阶段：气道口径小，阻力大.换句话说:在一定肺容积水平，某一气道的等压点是不变的但在整个呼气过程中，肺容积是不断地变化的, 故等压点也不是固定不变的，随着肺容积,等压点也逐渐移动.,(二）最大呼气流量容积曲线maximum expiratory flow-volume curve, MEFV或VV-V曲线,Macklem发现：80%70%VC的肺容积水平：等压点处于叶支气管;70%40%VC的肺容积水平：等压点渐向外周缓慢移动; 80% 。,(二）最大呼气流量容积曲线maximum expiratory flow-volume curve, MEFV或VV-V曲线,测定原理：等容压力流量曲线（iso-volume pressure flow curve, IVPF curve):说明：在用力呼气过程中，无论受试者如何用力，都不能超越各个肺容积 所在处相应的流量限值。这段流量属于非用力依赖部分， 相当于MEFV曲线的下降支。因IVPF曲线操作复杂，已被MEFV所代替。,(二）最大呼气流量容积曲线maximum expiratory flow-volume curve, MEFV或VV-V曲线,MEFV曲线主要测量指标：Vmax50、Vmax25V50/H，V25/HV50/V25： MEF/VFEF60FEF40/V。,指标： Vmax50、Vmax25正常人预计值的80 。 V50/H正常人2.2 L/s, V25/H正常人1.0L/s 。 两项指标均在界限值以上为正常，均在界限值以下为异常，仅其中一项异常为可疑异常。 V50/V25： 表示呼气50至25肺活量的流速曲线坡度，正常为2.0。 比值愈小，表示此段曲线的坡度愈趋平坦，小气道阻力俞大 比值俞大，表示曲线坡度俞陡。 MEF/V: 中段流量曲线坡度。 MEF/VFEF60FEF40/V。,(二）最大呼气流量容积曲线maximum expiratory flow-volume curve, MEFV或VV-V曲线,指标：阻塞指数（OI） FVC/AB。AB自PEF顶点向下做一垂线，过其中点做一水平线，分别交FVC曲线的升支和降支于A、B点，AB点连线的长度。,(二）最大呼气流量容积曲线maximum expiratory flow-volume curve, MEFV或VV-V曲线,(二）最大呼气流量容积曲线 与 FVC曲线(MEFV或VV curve and FVC curve),不同疾病流速-容量曲线,正常人：涡流大气道气流阻力与气体密度相关层流小气道气流阻力与气体密度无关正常人：呼吸低密度气体Vmax 呼吸空气的相应Vmax,(二）最大呼气流量容积曲线 与 FVC曲线(MEFV或VV curve and FVC curve)低密度混合气体流量：,观察指标：等容流量差( Vmax ) 等流量容积 ( Visav )方法：测同一肺容积的 MEFVHe-O2、 MEFVair求差值,(二）最大呼气流量容积曲线 与 FVC曲线(MEFV或VV curve and FVC curve)的密度混合气体流量：,Vmax50air,等容流量差( Vmax ) 等流量容积 ( Visav )从MEFVHeO2与Vmax air两条曲线降支相交点到RV位为止所呼出的气体容积。,(二）最大呼气流量容积曲线 与 FVC曲线(MEFV或VV curve and FVC curve)的密度混合气体流量：,Vmax50air,小气道功能障碍： Vmax50 20% 阻塞可逆 20% 提示： 等压点上游气流为涡流， 阻力与气体密度相关，阻塞部位在大气道 Vmax 20% 提示：等压点上游气流为涡流， 阻力与气体密度无关，阻塞部位在小气道,(二）最大呼气流量容积曲线 与 FVC曲线(MEFV或VV curve and FVC curve)密度混合气体流量：,(三)最大呼气中段流量(maximal midexpiratory flow curve, MMEF)FVC曲线平行垂直分四等分，中间2/4段肺容量/其所用呼气时间之比。正常值：男3.369L/S 女2.88L/S最大呼气中段时间(mid-expiratory time,MET),(三)最大呼气中段流量 (maximal mid-expiratory flow curve, MMEF),FVC曲线分两部分：-注意用的FVC曲线用力依赖部分： 初始呼气阶段：受主观用力影响非用力依赖部分： 中段、末段：受小气道直径影响 (因为此段为低肺容量段，肺弹性回缩力下降，气道口径缩小，流量较低),(四)最大呼气平均流量（MEAF）,方法：是把普通肺量计描的FVC曲线容积分成若干等份，一般为810 等份，然后分别计算出各段的最大呼气平均流量。区别：MEAF：属容积时间体系，计算出参数代表不同肺容积阶段内最 大呼气平均流量。 MEFV：从流量容积体系中 测得不同肺容积水平的 最大呼气瞬间流量。,(四)最大呼气平均流量（MEAF）,指标：把FVC曲线肺容积轴分成4或8或10等份， 算出呼出各个部分所需的时间， 然后相应的FEFV/t。FEF2575（即过去称之为MMEF）相当于V50。FEF4555 相当于V50。FEF7585 相当于V25。 FEF7080 相当于V25。,(五)用力呼气肺量图平均排出时间(mean trainsit time, MTT） 部分平均排出时间( partial mean trainsit time, MTTp）,MTT：代表整个用力呼气过程中气体从肺泡排出到口腔平均时间。MTTp：代表用力呼气过程中某一肺容积阶段内气体平均排出时间。,(五)用力呼气肺量图平均排出时间 （mean trainsit time, MTT）; 部分平均排出时间 （partial mean trainsit time, MTTp）,MTT：代表整个用力呼气过程中气体从肺泡排出到口腔平均时间。MTTp：代表用力呼气过程中某一肺容积阶段内气体平均排出时间。意义：对小气道阻塞的敏感性较Vmax好，与MET相似指标：MTT、 MTTp110，其中MTTp15受主观用力因素影响较大， 小气道功能常用MTTp6、7、8、9。,(六)用力呼气曲线分段水平夹角：,从FVC曲线测量出的，介于FEF2575和FEF7585之间。高峰段水平夹角：2001200ml两点连线延长线与时间轴夹角1；中段水平夹角：25%VC75%VC两点连线延长线与时间轴夹角2；末段水平夹角：50%VC100%VC两点连线延长线与时间轴夹